Ad Branger

Welkom Gast ( Inloggen | Registreer gratis )

Rating 5

Instabiliteit Bij Racematrassen

Posted by Ad Branger, 05-03-2006, 09:59 in Instabiliteit bij racematrassen

QUOTE
** hij kwam in eens weer over mee heen waardoor hij naar beneden klapte.
** viel steeds weg en ving geen wind.
** mijn vlieger komt ook wel eens over mij heen. dat licht aan de remlijnen
** misschien dat de vlieger niet goed staat afgesteld
** als hij over je heen gaat moeten de remlijnen strakker
** eerlijk gezegd is het was tegen gevallen, hij klapt zeer vlug in maar is wel zeer snel en zeer krachtig
** volgens mij klappen high-performance buggymatten sowieso toch wat sneller in
** gaat te hoog boven je heen en valt dan weg
** naar mijn mening gaat hij te ver over mij heen staan waardoor ik de controle over de vlieger verlies


Instabiliteit bij racematrassen

Bovenstaande opmerkingen kom je geregeld tegen. De omschreven problemen zijn meestal goed te verklaren en worden vaak ten onrechte aan fouten in de vlieger of toming toegeschreven. Vaak gaat het om snelle buggy matrassen. Ik hoop dat dit achtergrondverhaal zal leiden tot meer begrip voor het probleem. Het begrijpen van een probleem is soms al de helft van de oplossing.


Wat is luffen?
Een belangrijke reden van de hierboven genoemde problemen is het feit dat de vlieger zal luffen. Wat is luffen?

De “luff” en “luffen” zijn termen uit de zeilwereld. Het voorste deel van een zeil, ter hoogte van de mast, wordt ook wel “luff” genoemd. In feite is dat de leading edge van het zeil. Luffen is de situatie waarbij het zeil, al dan niet met opzet (bijvoorbeeld door lijnen te laten vieren), zijn aërodynamische vorm verliest en gaat klapperen (of killen) omdat de invalshoek met de wind te klein wordt. Het zeil zal hierdoor zijn kracht verliezen.

De drie zijden van een zeil:
leech, foot en luff.



Bij een vlieger is de situatie niet veel anders. De invalshoek is hier de hoek die de luchtstroom maakt met de koorde van het profiel. Om liftkracht te kunnen genereren en in vorm te blijven moet er een drukverschil tussen de boven- en onderzijde van de vlieger zijn. Bij een matras moet er ook nog een drukverschil zijn tussen de binnen- en buitenzijde van de matras.

Als de invalshoek te klein wordt, dan zal de luchtstroom de voorzijde van de vlieger te veel van boven raken. Hierdoor wordt het drukverschil tussen de boven- en onderzijde van de vlieger verstoord. Bij een matras zal de luchtstroom bovendien bij een te kleine invalshoek onvoldoende de cel in kunnen stromen, waardoor het drukverschil tussen de binnen- en buitenzijde van de vlieger ook nog eens wordt verstoord. De kans dat de neus van de vlieger inklapt is groot. Dit verschijnsel wordt bij vliegers luffen genoemd. Herstellen van deze situatie is lastig en het gevolg is vaak dat de vlieger uit de lucht zal vallen. Voorkomen is dan ook beter dan genezen.

De invalshoek: de hoek die de luchtstroom maakt met de koorde van het profiel.



Luffen bij het oplaten
Als het traject tussen oplaten en aankomen in het zenith, of een ander gebied aan de rand van het windvenster, gecontroleerd en niet al te snel verloopt is er weinig aan de hand, maar hoe sneller de vlieger aankomt aan de rand van het windvenster des te groter is het risico dat hij doorschiet. Een racematras is per definitie snel en heeft hier meer last van dan een trage vlieger. De door de fabriek ingestelde invalshoek (instelhoek) is hierbij van belang. Hoe kleiner die hoek is, hoe groter dit risico. Snelle race matrassen hebben een erg kleine instelhoek. Onder andere deze kleine instelhoek maakt hem zo snel. Goede controle met de remlijnen tijdens het oplaten voorkomt het doorschieten.


Luffen tijdens het halve wind rijden
Een racematras is ontworpen om snelheid te maken. Ook blinken ze vaak uit door een hun goede acceleratie, want met de snelheid neemt de lift in het kwadraat toe. Het gevolg is nog meer snelheid, etc. Bij het halve wind rijden is het goed mogelijk om een flinke snelheid te behalen. Juist bij het snelheid maken neemt de kans op luffen toe. Door een toename van de snelheid komt de schijnbare wind t.o.v. de buggy (maar dus ook t.o.v. de matras!) steeds meer van voren (tenslotte blijft de werkelijke wind gelijk en neemt de tegenwind door de hogere snelheid toe). Als die schijnbare wind meer van voren komt schuift het windvenster van de vlieger dus ook op. Het windvenster schuift t.o.v. de buggy meer op naar achteren. Om de vlieger “stabiel” in zijn windvenster te laten vliegen zou hij dus eigenlijk ook iets naar achteren moeten opschuiven. Dat wil je niet, want dan zou hij als een remparachute gaan werken. Om snelheid te blijven maken wil je de vlieger naast je of, liever nog, iets voor je houden. Alhoewel je de positie van de matras t.o.v. de buggy dus gelijk probeert te houden trek je de vlieger in feite steeds verder tegen de wind in, want het windvenster schuift ook t.o.v. de matras steeds meer op naar achteren. Uiteindelijk zal de vlieger door de grens van zijn windvenster vliegen en luffen.

De hierboven genoemde schijnbare wind is opgebouwd uit twee componenten; de werkelijke wind en de tegenwind die de matras ondervind vanwege zijn voorwaartse snelheid. Deze tegenwind is de wind tegengesteld aan de rijrichting van de buggy of vliegrichting van de matras.

Als het moment van luffen bereikt wordt kun je het luffen meestal nog iets uitstellen of zelfs voorkomen. Je hoort vaak dat je de vlieger in beweging moet houden. Wat is de reden dat dit kan helpen?

Op deze manier voegen we een derde component toe aan de genoemde twee componenten, die de schijnbare wind vormen. Door de matras op en neergaande bewegingen te laten maken creëer je die derde component. De vlieger krijgt nu ook te maken met een tegenwind die tegengesteld is aan zijn op en neergaande beweging. Deze tegenwind komt dus recht van voren t.o.v. de matras en heeft als derde component een gunstig effect op de schijnbare wind. Het windvenster t.o.v. de matras schuift in positieve zin weer iets op naar voren. Dit positieve effect wordt gedeeltelijk tenietgedaan door de verhoogde snelheid, waardoor de schijnbare wind weer iets opschuift naar achteren. Er zijn dus wel grenzen. Ook hier is controle met de remlijnen belangrijk.

De verschillende buggykoersen:



Luffen bij het aan de wind rijden
In feite een vergelijkbare situatie als hierboven. Je gaat nu meer tegen de wind in rijden. Nu zal de schijnbare wind en daarmee het windvenster nog verder opschuiven naar achteren. Een verschil is dat de snelheid van de buggy af zal nemen. Een matras op snelheid zal ook hier de neiging hebben om door te schieten en te luffen. De matras in beweging houden en controle met de remlijnen zijn weer mogelijkheden om te voorkomen dat de matras zich zelf opvouwt.


Luffen bij het ruime wind rijden
Ga je ruime wind rijden dan neemt de snelheid van de buggy en matras in eerste instantie tot een bepaald maximum toe. Sterker nog; dit is de koers waarbij de hoogste snelheid te halen is. Als je te ver afvalt en downwind gaat rijden dan loop je het risico dat de buggy de vlieger in haalt. Op een gegeven moment verliest de vlieger zijn druk en zal hij inklappen. Ook hier is het weer zaak om de matras in beweging te houden om de druk zolang mogelijk in stand te houden.


Luffen van de tips in de bochten
In bochten zal het luffen vaak aan de tips beginnen. De tips zijn minder stabiel dan de rest van de matras. Zo is, vanwege diverse aerodynamische redenen, de lift bij de tips lager als in het centrum. Hoe minder lift hoe meer kans op inklappen.

Andere reden is o.a. het leegtrekken van de tips in de bochten. Dat doet zich bij een snel matras, vanwege relatief kleine / smalle tips bij een hoge AR, sneller voor dan bij andere matrassen met een lage AR.

Drukverlies kan wel voorkomen worden door enkele cellen in de tips gesloten te houden, maar daar zijn ook nadelen aan verbonden. Een nadeel is het delay-effect: dichte cellen aan de tips, die toch in bochten iets leeg getrokken worden, vullen minder snel bij dan open cellen. Ook dan is inklappen mogelijk. Er zijn matrassen waarbij er, vanwege die reden, slechts één of enkele cellen gesloten zijn. Ook zijn er (depowerbare) matrassen die overwegend gesloten cellen hebben, waarbij er speciaal enkele luchtinlaten in de tips zijn aangebracht om drukverlies en inklappen te voorkomen (Speed, Extacy). Peter Lynn deed dat in 2000 al met enkele Arcs.


Invalshoek
Invalshoek = hoek waarmee de lucht aanstroomt t.o.v. de koorde van het profiel, waarbij de koorde de lijn is van het voorste punt van het profiel naar het achterste punt.

In alle voorbeelden speelt de kleine invalshoek een grote rol. Hoe kleiner die hoek, hoe lager de drag en hoe minder de lift. Die hoek zal, omwille van de snelheid bij een racematras, altijd zo minimaal mogelijk zijn (meestal rond de o graden). Enkele matrassen (zoals de Libre Bora) bieden de gebruiker de mogelijkheid om deze invalshoek aan te passen.

Bij andere matrassen is de invalshoek na uitvoerig testen dusdanig ingesteld dat deze een optimaal resultaat oplevert. De toomlengte is daar op afgestemd en vervolgens niet meer instelbaar gemaakt. Uiteraard zijn er soms wel mogelijkheden om de invalshoek toch aan te passen, maar het aanpassen heeft meer gevolgen dan alleen de stabiliteit verbeteren. De invalshoek is één van de belangrijkste aspecten van een matras en een aanpassing kan ingrijpende gevolgen hebben.

Enkele gevolgen van een grotere invalshoek zijn o.a.:
1. De matras zal lastiger stijgen.
2. De matras zal minder goed bestuurbaar zijn.
3. De lift (en dus trekkracht) zal toenemen.
4. De snelheid zal afnemen.
5. Het windvenster van de matras wordt kleiner.
6. De upwind eigenschappen worden minder.

Bovendien is de ruimte die je hebt om de invalshoek aan te passen afhankelijk van het profiel en nog een aantal onderdelen, zoals luchtinlaten en de vorm van de matras.


Ten slotte
Er zijn veel eigenschappen onderzocht en aangepast om de stabiliteit van een racematras te verbeteren, maar het blijft altijd een compromis. Hoge snelheid en super stabiel gaan nu eenmaal moeilijk samen.

Natuurlijk kun je het luffen beïnvloeden door met de lengte van de remlijnen te experimenteren. Remlijnen moeten uiteraard goed zijn afgesteld. Als die lengte niet in orde is, is het verschijnsel minder goed of zelfs helemaal niet te controleren. Ook kun je de invalshoek aanpassen, maar dat kan grote gevolgen hebben, zoals hierboven omschreven.

Veel meer dan bij een beginners of intermediate matras is bij een high performance matras de ervaring van de vliegeraar met de vlieger van groot belang. Uit bovenstaande theorie blijkt wel dat het niet alleen een kwestie van 10 of 20 cm kortere remlijnen is, maar van een goed gevoel krijgen met je matras en dus van heel veel oefening en geduld.

Ad Branger, maart 2006

(tekst toegevoegd 17 januari 2008)